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1、2001年6月25日June25,200153分布式发电及其对电力系统的影响梁才浩,段献忠(华中科技大学电力工程系,武汉430074)摘要:介绍了分布式发电的概念和几种新兴的分布式发电技术,分析了分布式发电的市场前景及其对现有电力系统可能带来的影响。认为分布式发电潜在优势明显,市场前景广阔,对现有电力系统将带来深远的影响。关键词:分布式发电;燃料电池;微型燃气轮机;光伏电池中图分类号:TM61;TM911;TM920引言光伏电池(photovoltaics)发电技术等。另外,迅速发展的储能技术也将在分布式发电中起重要的作集中发电、远距离输电和大
2、电网互联的电力系[2]用。例如用户在从分布式电源取电和从电网取电统是目前电能生产、输送和分配的主要方式,正在为之间的切换过程中,需要储能装置提供可靠的过渡全世界90%以上的电力负荷供电。但它也存在一些电力。目前,飞轮储能、高密度电容储能以及超导储弊端,主要有:①不能灵活跟踪负荷的变化。如夏季能技术都已取得了长足的进步。空调负荷的激增会导致电力供应短时不足,而为这本文将简要介绍上述3种分布式发电技术及其种短时的峰荷建造发输电设施是得不偿失的,因为市场前景,并简要分析分布式发电对现有电力系统其利用率极低。随着负荷峰谷差的不断增大,电网的可能带来的影
3、响。负荷率正逐年下降,发输电设施的利用率都有下降的趋势。②大型互联电力系统中,局部事故极易扩13种新兴分布式发电技术简介散,导致大面积的停电;而电力系统越庞大,事故(如111燃料电池发电技术雷击)发生的概率越高。因此可以说,现有的电力系燃料电池发电最初应用于军事和航天领域,转统是既“笨拙”而又“脆弱”的。入民用后的主要应用前景是为电动汽车提供动力和目前,大电网与分布式发电(distributed用于电力系统发电。燃料电池是一种在恒定的温度generation)相结合被世界许多能源、电力专家公认下,直接将存储在燃料和氧化剂中的化学能高效、环为是能
4、够节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性境友好地转化为电能的装置。燃料电池的阴极和阳和灵活性的主要方式,是21世纪电力工业的发展方极由电解质隔开,发电时从外部储罐内经处理器将[1]向。燃料和氧化剂(空气)分别供给阳极和阴极,发生电分布式发电指的是通过规模不大(几十kW到化学反应,通过电解质传送带电离子,产生电位差,几十MW)、分布在负荷附近的发电设施经济、高引起电子在外电路流动,从而发出低压直流电。以上效、可靠地发电。分布式发电并不是一个全新的概是单个燃料电池的发电原理,燃料电池发电系统由念,早期的小火电、小热电也属于分布式发电,只是大量单个燃
5、料电池组成。由于技术经济性能不好,逐渐被淘汰了。燃料电池可按电解质分为许多类,其中磷酸型近年来,对新型分布式发电技术的研究取得了燃料电池(PAFC)最接近商业化,新一代的熔融碳突破性的进展,分布式发电有望在电能生产中占有酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池越来越大的比重,并对电力系统产生重大的影响。这(SOFC)则被认为最值得推荐用于电力系统发电。些新型分布式发电技术主要有以下几种:发电容量文献[3]列出了几种类型的燃料电池在美国的试验为几十kW到几百kW的微型燃气轮机(micro2size项目中的技术经济参数。从这些参数来看,目前燃料
6、gasturbineömicro2turbine)、从几kW到MW级的电池发电的初期投资成本和运行费用还比较高,不燃料电池(fuelcells)以及用于屋顶式太阳能发电的足以与传统发电方式竞争。尽管如此,这些试验项目获得了燃料电池公司、电力公司和政府的广泛参与,收稿日期:2001202206。其中好几家燃料电池公司(如BallardPower第25卷第12期Vol.25No.1254SystemInc和PlugPowerInc)都已在NASDAQ上b1建造成本和运行成本都极具竞争力。表2是市,被作为高科技股而引起投资者的浓厚兴趣。燃料微型燃气轮
7、机发电单元的建造成本估价。表3是两[4]电池的这种魅力源于其极具潜在价值的优点:个试验项目的总成本分析,初期投资按20年摊销,①效率高且不受负荷变化的影响。燃料电池的能量年利率10%,维护费用按01005美元ö(kW·h)计,转化效率可达80%～95%,实行联合循环后的电厂燃料价格设为2165美元ö1000立方英尺。由表3综合效率可达60%～80%,而传统大型火电厂的效可见,在计及所有费用的情况下,微型燃气轮机的发率不超过43%,平均为33%左右。②适应负荷变化电成本约5美分ö(kW·h),而美国居民用电电价的能力极强,当负荷变化在25%～10
8、0%范围内时,平均为9美分ö(kW·h)～15美分ö(kW·h),若一电池效率不受影响,而且跟踪负荷变化的速度很快。个用户自己购买微型燃气轮机单元发电
